2.2 Rechnernetze

2.2.1 Typen von Rechnernetzen

• Cluster

• Lokales Netzwerk (Local Area Network, LAN)

• Stadtnetz (Metropolitan Area Network, MAN)

• Weitverkehrsnetz (Wide Area Network, WAN).

Die genannten Netzwerktypen weisen erhebliche Unterschiede bezüglich Leistungs- und Verfügbarkeitsmerkmalen auf. Grob gesagt nehmen sowohl Leistungsfähigkeit als auch Fehlertoleranz (gegenüber Leitungsausfall, Nachrichtenverlust, Nachrichtenduplizierung etc.) mit zunehmender geographischer Verteilung stark ab. Während innerhalb eines Clusters derzeit Übertragungsbandbreiten von ca. 1 Gbit/s erreicht werden, operieren typische LANs wie Ethernet oder Token-Ring zwischen 10 und 16 Mbit/s. Im LAN-Bereich erreicht der neuere FDDI-Standard auf Basis von Glasfaserverbindungen jedoch bereits 100 Mbit/s. Die Übertragungsgeschwindigkeit von Weitverkehrsnetzen liegt dagegen derzeit meist zwischen 10 Kbit/s und 2 Mbit/s [Ha92]. Die Übertragungsdauer im Weitverkehrsbereich ist jedoch nicht nur durch die (derzeit) relativ geringe Bandbreite beeinflußt, sondern auch durch die aufgrund der großen geographischen Entfernungen beträchtlichen Signallaufzeiten, die letztlich durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt sind. Die Übertragungsdauer einer Nachricht ist zudem noch stark vom CPU-Aufwand zur Abwicklung des Kommunikationsprotokolls abhängig.

Zur Verdeutlichung der Leistungssunterschiede sind in Abb. 2-7 Schätzwerte für die Latenzzeit (Signallaufzeit), Bandbreite sowie Übertragungsdauer einer Nachricht von 1 KB für die Jahre 1990 und 2000 zusammengestellt. Die Übertragungsdauer enthält dabei die durch die geographische Entfernung bestimmte Signallaufzeit sowie die durch die Bandbreite begrenzte Übertragungszeit als auch CPU-Belegungszeiten zur Abwickung des Kommunikationsprotokolls. Man erkennt, daß die Übertragungsbandbreite durch die Verwendung von Glasfaserverbindungen selbst im Weitverkehrsbereich in naher Zukunft stark erhöht wird und damit keinen leistungsbegrenzenden Faktor mehr darstellt. Dennoch werden Weitverkehrsnetze auch künftig signifikant langsamer als lokale Netze bleiben, da die Übertragungszeiten zunehmend durch die Signallaufzeiten (Lichtgeschwindigkeit) dominiert werden [GR93]. In lokalen Netzen (Cluster, LAN) sind die Übetragungszeiten bereits heute nicht von der Bandbreite, sondern durch den CPU-Aufwand zur Kommunikationsabwicklung begrenzt. Hier sind jedoch durch die steigenden CPU-Geschwindigkeiten auch erhebliche Verbesserungen zu erwarten. Die CPU-Kosten für die Kommunikation im Weitverkehrsbereich liegen aufgrund der aufwendigeren Protokolle absolut deutlich höher als in lokalen Netzen (z.B. 50,000 Instruktionen pro Sendevorgang für WAN vs. 1000-10000 Instruktionen für Cluster oder LAN).